基于差流检测的直流接地探测方法及装置研究

研究了直流系统接地故障探测方法及装置．直流系统支路发生接地故障产生接地漏电流,形成支路差流,采用自激振荡式直流微电流传感器(DCTA-1)离线测量直流系统各支路的差流,判别接地故障,从而提出一种直流系统接地故障的探测方法,称为"差流法"．实验结果表明,在使用DCTA-1传感器的条件下,该方法能迅速准确地定位接地故障,简单实用,灵敏度高．     

柔性互联直流微网群一致性协调控制

通过隔离双向直流-直流(direct current-direct current, DC-DC)换流器互联多直流微电网,不仅能实现子微网间有效电气隔离及故障隔离,还可灵活控制互联功率。为提升基于隔离双向DC-DC换流器互联直流微电网集群系统稳定性和可靠性,提出一种一致性协调式控制策略,使得整个集群形成一有机整体。无论哪一直流微电网发生功率扰动,均可实现系统内所有平衡单元联动,为受扰微电网提供紧急功率支撑,改善受扰微网直流电压动态特性,减小受扰电网直流电压稳态偏差,且扰动功率由全系统平衡单元依据其等效功率分配系数比合理承担。此外,所提控制策略仅仅利用就地测量信息,无需子系统间相互通信,可靠性高。最后通过PSCAD/EMTDC仿真验证了所提控制策略的有效性。     

基于虚拟电容的直流输电系统连续换相失败抑制研究

为解决高压直流输电系统中连续换相失败对直流系统运行影响严重的问题,分析了直流输电系统换相失败产生的机理,引入虚拟电容的概念,以虚拟电容作为直流电压变化率检测的载体,反应故障期间及其恢复过程中的直流电压的动态特性,通过降低故障期间电流指令值及补偿直流电压来实现对直流输电系统连续换相失败的抑制作用。通过建立的直流输电系统电磁暂态模型验证了所提方法可有效抑制单相故障及三相故障情况下高压直流输电系统连续换相失败,加速故障后系统的恢复。     

基于电流信息的三端环形直流配电网保护策略

针对三端环形直流配电网发生故障时故障电流上升快且幅值大而导致的区内外故障判别困难问题,提出了一种基于电流信息的保护策略。主保护提出在故障暂态下先闭锁换流器,停止各端电源功率传输,利用此时线路中故障电流的方向判别区内外故障;为了弥补主保护在换流器出现闭锁故障时拒动的缺陷,配备以故障电流突变量变化率极性为判据的后备保护,构成三端环形直流配电网的保护策略;在PSCAD/EMTDC环境中搭建三端环形直流配电网,在发生极间短路故障工况下进行仿真,仿真结果表明:保护策略中的主保护系统能有效判断故障线路,其他线路断路器不会误动;当主保护拒动时,后备保护启动,判别区内区外故障,保证配电网安全运行,从而验证了所提保护策略的有效性。     

基于差流检测的直流接地探测方法及装置研究

研究了直流系统接地故障探测方法及装置,直流系统支路发生接地故障产生接地漏电流,形成支路差流,采用自激振荡式直流微电流传感器（ＤＣＴＡ－１）离线测量直流系统各支路的差判,判别接地故障,从而提出一种直流系统接地故障的探测方法,称为“差流法”。实验结果表明,在使用ＤＣＴＡ－１传感器的条件下,该方法能迅速准确地定位接地故障,简单实用,灵敏度高。     

具有限流功能的改进型电容换流式直流断路器

高压直流断路器作为直流系统的故障隔离设备,在保障直流电网可靠稳定运行方面有着举足轻重的地位.针对目前高压直流断路器在耗能、限流和快速性等方面的缺陷,提出一种具有限流功能的改进型电容换流式直流断路器拓扑.首先,具体介绍该拓扑结构的工作原理和参数设计;其次,以320 kV直流系统为背景,通过电磁暂态仿真软件搭建断路器模型进行仿真;最后,与两种传统断路器进行比较.结果 表明,该断路器相较于其他方案,在限流方面,故障发生后迅速投入限流装置,并快速切除故障电流,降低电力电子电流应力的同时满足系统对断路器快速性的要求;在成本方面,所用电力电子器件有明显减少,具有良好的经济性;在避雷器吸能方面,电容换流单元增加电阻提前避雷器的动作时间,有效降低避雷器吸能.     

高压直流输电中换流器保护电路的仿真分析

针对高压直流输电系统换流器中晶闸管的过电压、过电流故障,采用阻容缓冲器进行器件自身保护,以及基于模糊比例积分(PI)控制理论的电子保护电路作为控制系统保护.仿真结果表明:阻容缓冲电路使系统跟随性更好,系统超调量得到改善,提高了换流站运行的可靠性和稳定性;模糊自适应PI控制器能实时调整PI参数,使整流电流具有良好的跟踪性和故障恢复性,保证高压直流输电的正常、可靠和稳定运行.     

行波波头的参数识别方法在高压直流输电系统中的应用

为了提高识别电压源换流器型高压直流输电(VSC-HVDC)系统中的行波波头的可靠性,提出了一种行波波头的参数识别方法。根据VSC-HVDC系统零模网络的分析结果,直流线路两端的系统可以等效为电容,利用保护安装处测得的零模电压和零模电流可以计算零模识别电容。当直流线路发生故障后,零模识别电容会在行波波头到达线路两端的时刻突变至等效电容,因此可以根据零模识别电容的突变时刻确定行波波头的到达时刻。仿真结果表明:对于全长为100km的线路,采用行波波头的参数识别方法,故障定位的绝对误差小于200m,说明该方法具有较高的识别精度。与传统的行波波头识别方法相比,文中方法的优势在于能够始终可靠识别VSC-HVDC系统中行波波头的到达时刻,不受电气量波形渐变和输电线路参数频变的影响,且适用于高阻接地故障,能够应用于VSC-HVDC直流线路区内接地故障的定位,因此具有一定的理论和实用价值。     

新型直流系统绝缘监测系统研究

在分析了现有直流系统接地故障的检查方法基础上,提出了一种通过利用直流电流传感器检测各回路对地漏电流,来确定故障回路的新方法根据该原理研制出了直流系统绝缘监察系统     

应用牛顿法的高压直流输电系统非特征谐波潮流算法

针对高压直流输电系统非特征谐波潮流算法中非线性方程组具有变量多、维数高的特点,采用牛顿-拉夫逊算法迭代求解,提高了非特征谐波算法的收敛性,推导了换流装置交流侧三相电流和直流侧电压及Y、d换流变压器Δ绕组内零序环流的解析式.根据交、直流网络与换流装置的相互关系,组成换流站母线三相谐波电流平衡方程、直流网络谐波电流平衡方程,形成了修正方程式,以统一基波和特征谐波潮流结果为初值,运用牛顿-拉夫逊算法迭代求解全系统非线性方程组.采用该算法计算了南方电网云广±800 kV特高压直流输电系统非特征谐波潮流,计算结果合理,收敛性良好,证明了所提算法的正确性和有效性.     

基于模块化多电平换流器的直流系统故障电流分析及故障穿越测试

半桥型模块化多电平转换器(half-bridge modular multilevel converter,HBMMC)具有阻止直流链路中的短路的能力,而全桥型模块化多电平转换器(full-bridge modular multilevel converter,FBMMC)可以产生双极性电压从而阻止直流链路中的短路电流快速清除直流侧故障,是实现直流故障穿越的理想拓扑。研究极间短路故障的特征及其数学模型,提出计算故障电流的改进分析法。基于临界故障电阻分析,研究模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的传输系统的直流短路穿越的能力。分别模拟两种运行模式:第一种运行模式中MMC可以用无功功率支持交流电网,但不会传输有功功率;第二种运行模式中MMC可以在故障期间传输有功功率。在PSCAD/EMTDC软件中构建FBMMC-HVDC仿真模型,验证所提概念的可行性。     

双馈风电机组在电网对称故障下低压穿越仿真

以双馈式风力发电机（DFIG）为主体的大型风力发电机组在电网中所占的比例快速提高,为了确保风电接入电力系统运行的可靠性、安全性与稳定性,电力系统对并网风力发电机在电网故障,特别是电网电压骤降故障下的低压运行能力提出了更高的要求。文中介绍了电网对称故障时DFIG的暂态特性,通过对转子电流与定子磁链的关系分析得出优化转子侧变换器控制策略的方案,通过配合改进网侧变流器控制方法为DFIG在电网电压跌落期间提供了一个稳定的直流母线电压,从而使电网对称故障时的定转子过电流和直流母线侧过电压的情况得到解决。在研究模型的基础上,通过改变转子侧和网侧变换器控制策略的Matlab模型进行仿真实验,结果表明该方案对于对称电压跌落故障时的LVRT有一定的可行性。     

基于概率神经网络的高压断路器故障诊断模型

针对高压断路器在线监测与故障诊断问题,提出了一种基于概率神经网络的高压断路器故障诊断模型.该模型利用Parzen窗函数和Bayes分类规则建立了前向型自监督神经网络,在分析分（合）闸线圈信号的基础上提出了高压断路器故障模型.仿真结果表明,该模型对断路器的故障模式识别过程具有训练速度快、输出误差小和收敛性好等特点.     

基于电压信息的 MMC 直流电网直流侧保护方案

针对柔性直流输电系统运行时线路发生短路故障,识别故障线路所在以及解决电网短路电流快 速上升产生的过能量难题,提出利用输电线两端加装电感的电压信息作为故障判据的线路保护方法。 该方 法利用短路发生后电流上升,使得电感感应电压的极性发生变化的原理确定故障线路并启动直流断路器,此 为主保护;主保护拒动时,启动后备保护,通过检测电感感应电压是否超过整定值以确定故障线路并断开,利 用设计的 BPI(Buffer Protection Identification)将线路中的过电流缓冲吸收以保护整个故障线路;在 PSCAD/ EMTDC 上搭建三端环状柔性直流输电系统,模拟线路发生单极短路、双极短路,仿真结果表明:线路发生故 障时,主保护可以快速识别故障线路所在并切开线路,提高了故障识别的灵敏性,主保护拒动时,后备保护启 动识别故障线路,提高了线路整个保护方法的可靠性。     

柔性直流馈入下交流输电线路单端故障测距分析

柔性直流输电具有不同于交流输电和常规直流输电的运行原理和特性,随着柔性直流输电技术的应用,交流电力系统的故障特征可能发生显著变化,基于传统交流系统暂态故障特征量的故障测距面临挑战。为此,基于柔性直流输电的运行原理,分析了柔直交流侧故障时换流器的运行特性,推导了在换流器保护未启动、限流以及闭锁条件下柔直交流侧短路电流解析式,分析比较了柔直不同暂态运行状态下对输电线路单端故障测距的影响规律。结果表明,柔直馈入下交流输电线路单端故障测距受换流器交流侧电压跌落系数和换流器无功功率指令的影响,通过PSCAD/EMTDC仿真验证了理论分析的正确性。     

三电平变流器直流电压平衡控制方法

为研究三电平变流器直流电压平衡的问题 ,建立了三电平变流器的数学模型 ,详细分析了空间矢量脉宽调制(PWM)的特性和直流环电容电压平衡调节的基本原理 ,提出了一种新型的基于交流电流方向检测的直流电容电压平衡控制方法。该方法通过实时检测三相交流输出电流方向得到方向函数 ,利用该函数选择一个 PWM周期内不同电压矢量作用时间来控制中点电流的方向 ,实现电压平衡。该方法可以使得直流电容电压的平衡不受变流器功率因数过低和功率流向的影响。     

宽占空比交错控制的三绕组耦合电感DC/DC变换器

文章提出了一种新型交错连接三绕组耦合电感高增益DC/DC变换器。该变换器中,首先每个耦合电感的第二绕组分别与一个电容相串联构成准倍压单元,再与其原边绕组和主开关管S共同形成一相升压电路;其次每个耦合电感的第三绕组与该相开关管的钳位电容一起为另一相的准倍压单元进行充电,从而将两相电路进行交叉耦合;然后将耦合电感的原边进行交错并联。上述结构有以下优点:该变换器可以工作在较宽的占空比变化范围(0D1);每相电压和电流具有自动均分的功能;既能提高变换器的电压增益,又能降低功率器件的电压应力,同时具有灵活的高增益调整能力。笔者详细分析了所提变换器的工作原理,最后给出了实验结果以验证理论分析的正确性。     

一种倍流同步整流有源箝位DC/DC变换器的研究

为提高低输出电压的ＤＣ／ＤＣ变换器的效率,提出了一种倍流同步整流有源箝位ＤＣ／ＤＣ变换器,电路拓扑主要包括有源箝位电路、隔离变压器和倍流同步整流电路。分析了该变换器的工作原理,并进行了稳态分析,给出了各开关器件的电压、电流应力公式。理论分析表明,该变换器的开关器件的电压应力特性优异,开关器件均可实现零电压开通,适用于较宽的输入电压范围和较高的开关频率,实验样机得到了较高的效率和功率密度。     

轻型高压直流输电系统的MATLAB仿真

文章分析了轻型高压直流输电的基本原理,通过采用定直流电压、定交流电压的控制方式,建立了基于MATLAB的轻型直流输电系统的仿真模型,并以一个单机系统为例,分析了系统的控制模型。通过对三相接地短路的分析,验证了所建立的仿真模型和控制系统的正确性和合理性,为进一步研究轻型直流输电系统的物理模型奠定了理论基础。     

直流换流站出口L-C型辅助防雷滤波装置

为降低直流输电线路遭受雷击后在换流站设备上产生的过电压,对高频谐波进行抑制,提出在±500 kV换流站出口处加装一组L-C型辅助防雷滤波装置.首先,分析了L-C型辅助防雷滤波装置的结构原理和防雷保护特性,并对其进行参数选取.其次,研究了直流侧进线段和换流站各设备的建模方法,在PSCAD/EMTDC中搭建±500 kV换流站直流侧雷电过电压模型进行仿真分析,仿真结果验证了所提方法的有效性和可行性.最后,针对算例分析了雷击故障和换流站直流母线短路这两种情况,提出应该对L-C型辅助防雷滤波装置采用一定的保护措施,以确保其安全.